一种人体心电信号调理电路的设计

工作现场，大部分人因失去抢救时间死于院外，此外，多数人的心脏病发作往往是短暂与随机的，患者难以赶到医院进行心电图扫描，从而影响诊断。因此，为患者赢取抢救时间，为所有的监护对象提供24小时医学监护，保健咨询的医疗诊断系统有着极其重要的实际意义。而心电信号调理电路作为心电监护系统的核心，其设计十分关键。

二、系统框架设计

本电路设计主要是由五部分构成：1.前置放大电路。其中前置放大器是硬件电路的关键所在，设计的好坏直接影响信号的质量，从而影响到仪器的特性；2.共模抑制电路。在设计中使用了右腿驱动电路、屏蔽驱动电路，它们可以消除信号中的共模电压，提高共模抑制比，使信号输出的质量得到提高；3.低通滤波电路及时间常数电路。4.工频50Hz的陷波电路。5.主放大电路。

三、系统硬件设计

（一）前置放大电路

由于人体心电信号的特点，加上背景噪声较强，采集信号时电极与皮肤间的阻抗大且变化范围也较大，这就对前级（第一级）放大电路提出了较高的要求，即要求前级放大电路应满足以下要求：高输入阻抗；高共模抑制比；低噪声、低漂移、非线性度小；合适的频带和动态范围。

（二）右腿驱动电路

体表驱动电路是专门为克服50Hz共模干扰，提高CMRR而设计的， 原理是采用人体为相加点的共模电压并联反馈，其方法是取出前置放大中的共模电压，经过驱动电路倒相放大后再加回体表上，一般的做法是将此反馈共模信号接到人体的右腿上，所以称为右腿驱动。

（三）低通滤波放大电路

由RC元件与运算放大器组成的滤波器称为RC有源滤波器，其功能是让一定的频率范围内的信号通过，抑制或急剧衰减此频率范围以外的信号。

（四）0.05Hz高通滤波器电路

设计使用反相的二阶巴特沃兹高通滤波器，其中放大倍数设置为1，截止频率为0.05Hz。

（五）50Hz陷波电路

工频干扰时心电信号的主要干扰，虽然前置放大电路对共模干扰具有一定的抑制作用，但是有部分工频干扰是以差模方式进入电路的，且频率处于心电信号的频带之内，加上电极和输入回路不稳定的因素，前级电路输出的心电信号仍存在较强的工频干扰，所以必须专门滤波。

四、结论

设计采用以AD620及OP07为核心的信号放大器来实现心电信号的放大，电路功耗小，灵敏度高，最低只需3 V的电源，可由外接电池提供，容易实现基于移动式设备为核心的心电信号采集及处理，是一种实用的心电信号前端采集放大电路。

参考文献：

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